Покупатели бытовых кондиционеров и крупных систем кондиционирования все чаще задают вопросы: «Насколько вреден фреон, используемый в системе? Разрешено ли его применение?»
В настоящее время хладагент R12 признан одним из самых вредных фреонов. До недавнего времени он широко использовался в домашних холодильниках. Токсичность фреонов при прямом воздействии на человека незначительна и нормируется величиной предельно допустимой концентрации (ПДК), которая составляет 300мг/м3 для R12; 3000 мг/м3 для R22 и большинства других фреонов. Чем же вреден тогда R12?
Как показали научные исследования, R12, попадая в верхние слои атмосферы, способствует разрушению озонового слоя Земли. Это приводит к повышенному проникновению ультрафиолетовой радиации к поверхности Земли, оказывающей разрушительное воздействие на организм человека.
Именно поэтому мировое сообщество обеспокоено этой экологической проблемой, имеющей глобальное значение. Действительно, фреон R12, выпущенный в атмосферу в России, может увеличить поток ультрафиолета в Америке.
В соответствии с Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) в 1987 г. вступил в действие «Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой» во исполнение Венской конвенции об охране озонового слоя 1985 г., предусматривающий постепенное сокращение производства и потребления ряда хлорфторуглеродов.
Сегодня 90% кондиционеров используют хладагент R22.
В качестве хладагентов, заменяющих R22, предлагаются R134а, R407с и R410A.
Озоноразрушающая активность хладагентов оценивается величиной озоноразрушающего потенциала, который может принимать значения от 0 (для озонобезопасных хладагентов) до 13 (для озоноразрушающих).
Так озоноразрушающий потенциал R12 равен 1,0; R22 — 0,05; R134а — 0; R407C — 0.
Значит ли это, что проблема создания новых хладагентов решена и они отвечают всем предъявляемым требованиям.
К сожалению, идеального хладагента пока не существует, и если R134а не разрушает озоновый слой, что очень хорошо, то его термодинамические свойства далеки от совершенства.
Хладагент, являющийся рабочим телом кондиционера, выбирается разработчиками систем кондиционирования с учетом большого числа факторов: высокой эффективности работы оборудования, низкой стоимости, пожаробезопасности и токсичности. Требования к холодильным агентам постоянно пополняются и конкретизируются самой жизнью.
Основными факторами, определяющими выбор хладагента, безусловно, являются его термодинамические и теплофизические характеристики. Они влияют на эффективность, эксплуатационные показатели и конструктивные характеристики кондиционеров. Широкое применение в холодильной технике нашли фторхлоруглеродные хладагенты (фреоны), обладающие требуемыми термодинамическими и теплофизическими качествами. Свойства хладагентов зависят от структуры молекулы вещества, присутствия соотношения молекул фтора, хлора и водорода в его составе.
Вещества с высоким содержанием молекул водорода являются горючими и при их применении пожароопасными.
Вещества с малым содержанием фтора обладают токсичностью и их применение ограничено санитарными нормами.
Вещества с малым содержанием водорода долго «живут» в атмосфере, не разлагаясь на части, поглощаются биосферой Земли и являются экологически нежелательными.
На рис.1 указаны как «запретные» области по факторам горючести, токсичности и стабильности веществ в атмосфере, так и область допустимого состава для использования в качестве альтернативных хладагентов.
На диаграмме для группы метана мы видим, что холодильные агенты R11 и R12 лежат в области экологически неблагоприятных хладагентов. Широко применяемый в настоящее время хладагент R22 хотя и лежит в области допустимой для применения, но все же содержит в своем составе атом хлора и поэтому является «озоноопасным». «Озоноопасность» R22 составляет всего 5% от «озоноопасности» хладагента R12, что нашло отражение в Монреальском протоколе в сроках реализации сокращения выпуска. На диаграмме веществ группы этана интерес представляют хладагенты R134a и R125. R134a предложен как альтернатива традиционному хладагенту R12, широко используемому в холодильной технике и, в частности, в чиллерных системах.
Для применения в кондиционерах хладагент R134a недостаточно привлекателен по своим термодинамическим характеристикам. Для модификации его свойств к хладагенту R134а добавляют хладагенты R32 и R125. Присутствие в смеси каждого хладагента обеспечивает придание необходимых свойств смеси и выполняет определенную функцию.
R32 (23%) способствует увеличению производительности. R125 (25%) исключает горючесть смеси. R134а (52%) определяет рабочее давление в контуре хладагента.
Смесь хладагентов такого состава получила марку R407C. Подобно хладагенту R22, R407C обладает малой токсичностью, химически стабилен и не горюч. Если произошла утечка хладагента, то к негативному влиянию нехватки хладагента на работу кондиционера добавляется и отрицательное влияние изменения ее состава. Оставшийся в системе хладагент имеет отличный от оптимального состав и его нельзя использовать для работы без доработки. Поэтому при ремонте необходимо слить оставшийся хладагент полностью и заправить систему новой смесью оптимального состава. Основная разница в характеристиках прежнего хладагента CHF2Cl (R22) и нового R407C заключается в величине давлений при рабочих температурах и типе масел, совместимых с данным хладагентом.
Рабочее давление в системе, заправленной хладагентом R407C, несколько выше, чем в случае хладагента R22.
| t° | R22 (бар) | R407C (бар) |
|---|---|---|
| -40°С | 1,050 | 1,568 |
| -20°С | 2,448 | 3,297 |
| 0°С | 4,976 | 6,203 |
| 20°С | 9,100 | 10,737 |
| 40°С | 15,335 | 17,247 |
| 60°С | 24,265 | 26,230 |
| 80°С | 36,622 | 38,279 |
Традиционно используемое с хладагентом R22 минеральное масло не пригодно в сочетании с R407C. Новый хладагент плохо смешивается с минеральным маслом, в особенности, при низких температурах и образует с ним расслаивающуюся двухфазную смесь. Это приводит к неудовлетворительной смазке компрессора из-за периодического попадания в зону смазки жидкого хладагента вместо масла, что приводит к быстрому износу трущихся частей компрессора. Кроме того, плохо растворимое в хладагенте масло, имеющее при низких температурах высокую вязкость, забивает капиллярные трубки и нарушает нормальную циркуляцию хладагента.
Чтобы обойти эти трудности, хладагент R407C применяется в сочетании с эфирным маслом, растворимым в данном хладагенте. Один из недостатков такого синтетического масла — высокое поглощение им влаги. Хранение, транспортировка, процесс заправки маслом должны исключать возможность попадания в масло не только капельной влаги, но и продолжительный контакт с влажным воздухом, из которого масло активно поглощает влагу. Необходимы также специальные меры по предотвращению попадания влаги в систему как в процессе производства кондиционера, так и при его установке на месте использования.